スピン渦状態の解析と応用

• Project/Area Number: 10750001
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Applied materials science/Crystal engineering
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 末岡 和久 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60250479)
• Project Period (FY): 1998 – 1999
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1999)
• Budget Amount: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 1999: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 1998: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
• Keywords: MFM / スピン渦 / 磁区

Research Abstract

本研究では、磁区構造の一つであるスピン渦状態を磁気記録は応用するための基礎研究である。主として、マイクロ・マグネティックスによる磁区構造解析手法の検討、LLG方程式に基づく磁区構シミュレーションの検討、プロローブ顕微鏡を用いた磁気マウンド作製方法方法の検討、電子線リソグラフによる磁気パターンの作成、スピン偏極SEMおよびMFMによる評価を行った。
マイクロ・マグネティックスによる解析では、スピン渦状態に対する解析解を得ることができ、これまでに報告されている微細磁性体結晶の観察結果を説明した。この解析手法では軸対象である構造条件を仮しているために、ディスク形状以外の、例えば多角形の、スピン渦状態の解析ができない。一般形式の磁区構造の解析を行うために、LLG方程式に基づく計算シュミレーションを行った。規模の小さい計算ソフトを完成させ2次元での計算を可能にした。作成したプログラムでは正方形の境界条件を持つ薄膜のスピン渦解を得ることに成功した。
実際に磁性体においてスピン渦状態を実現するための一つの方法として、微細磁性体結晶を利用する方法がある。本研究ではリソグラフ技術とエッチング技術を応用した作成方法も検討し、作成を試みた。プローブ顕微鏡を用いた磁気マウンド作成方法について検討を行った。CoをスパッタリングによりSi深針上に蒸着する。酸化膜を付けたSi基板上に深針を近づけ数msから数百mSのパルスを印加して深針上Coを基板につけ、電圧、距離依存性について研究した。その結果、大気中の実験ではあるが、数十nmから数百nmの直径を持つ磁気マウンドが作成できた。またMFMによりその磁区構造の観察を行った。またEBリンによりサブミクロンの磁性結晶を得ることにも成功した。
MFMによる磁区構造観察では、磁性体深針と試料との磁気双極子相互作用が無視できないが、環流磁区をとることを確認した。